作者：成潤婷，張勇軍，李立浧，丁茂生，鄧文揚，陳皓勇，林靖淳
來源：面向高比例可再生能源消納的電力市場建設(shè)及研究進展[J].中國工程科學,2023,25(2):89-99.
編者按
完善的電力市場可在電力資源配置方面發(fā)揮決定性作用，是保證各類市場主體開展活躍的供需互動、促進可再生能源消納的關(guān)鍵機制；針對性開展電力市場中影響可再生能源消納因素的綜合性分析，也是相關(guān)應(yīng)用研究亟需。
中國工程院李立浧院士研究團隊在中國工程院院刊《中國工程科學》2023年第2期發(fā)表《面向高比例可再生能源消納的電力市場建設(shè)及研究進展》一文。文章重點考慮全時間尺度下促進可再生能源消納相關(guān)的交易機制，概述國外典型電力市場結(jié)構(gòu)及運行情況，梳理相應(yīng)電力市場結(jié)構(gòu)及機制中促進可再生能源消納的關(guān)鍵影響因素；圍繞可再生能源消納的多維關(guān)鍵影響因素，深入分析我國各類市場結(jié)構(gòu)和不同機制的建設(shè)現(xiàn)狀，歸納促進可再生能源消納電力市場建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)。
一、前言
隨著化石燃料短缺、環(huán)境污染、能源安全等問題日益突出，加快能源轉(zhuǎn)型成為普遍共識，可再生能源（RE）進入了高速發(fā)展期。2021年，世界新增RE裝機量接近257 GW，RE裝機量約占世界能源總裝機量的38%。在我國，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)成為國家要求，未來的RE消費比重將持續(xù)增加；以化石能源為主導(dǎo)的電力系統(tǒng)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)镽E主導(dǎo)甚至全部供應(yīng)的新型電力系統(tǒng)。
電力系統(tǒng)RE消納作為系統(tǒng)工程，是輸電網(wǎng)建設(shè)協(xié)調(diào)規(guī)劃、市場規(guī)則改進、電網(wǎng)運行水平及技術(shù)提升等因素共同作用的結(jié)果。從系統(tǒng)條件看，電源調(diào)節(jié)性能、電網(wǎng)聯(lián)通能力、負荷規(guī)模及峰谷差是影響RE消納的重要因素。隨著高比例新能源電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型，RE出力的強隨機性、波動性對電力系統(tǒng)的電力電量平衡產(chǎn)生極大影響，電力系統(tǒng)“雙峰”特性凸顯。同時，當前我國能源供需逆向分布情況較嚴重，資源富余地區(qū)的RE消納困難，而重負荷地區(qū)傳統(tǒng)燃煤機組占比高、RE參與程度低。為了克服進一步擴大RE消納、保持電力供應(yīng)穩(wěn)定之間的矛盾，需要發(fā)電機組靈活配合、供需兩側(cè)積極互動，最終表現(xiàn)為電力系統(tǒng)安全、高效運行。在這一過程中，完善的電力市場可發(fā)揮對電力資源配置的決定性作用，為市場主體成員提供中長期交易平臺和日前、日內(nèi)、實時交易平臺；合理反映電力在各種時空條件及供需關(guān)系下的價值，支持各類市場主體通過公平競爭獲利并開展活躍的供需互動。因此，完善的電力市場是促進RE消納的關(guān)鍵機制。
發(fā)達國家和地區(qū)的電力市場建設(shè)起步較早，以美國賓夕法尼亞 ? 新澤西 ? 馬里蘭聯(lián)合電力市場（PJM）、得克薩斯州電力可靠性委員會電力市場（ERCOT）、加利福尼亞州獨立系統(tǒng)運營商（CAISO）電力市場、歐洲統(tǒng)一電力市場為代表，通過互聯(lián)市場、財政激勵、綠證市場等方式促進RE發(fā)展并鼓勵消納；也因電源結(jié)構(gòu)、市場目標、電力體制等因素的差異，各國面向高比例RE的電力市場建設(shè)重點不盡相同。相關(guān)研究圍繞RE在電力市場中的新能源消納模式及優(yōu)劣勢、RE相關(guān)的科學技術(shù)、電力市場促進RE消納的形勢及展望等展開，而促進RE消納的電力市場改革課題未見涉及。近年來，國內(nèi)學者在促進RE消納的電力市場方面完成了一些綜述性研究，主要圍繞現(xiàn)貨交易市場、調(diào)峰服務(wù)市場等細分方向展開，研究對象呈現(xiàn)模塊化特征。例如，總結(jié)了現(xiàn)貨交易的基本框架、組織流程、市場銜接等機制，側(cè)重討論跨區(qū)域現(xiàn)貨交易對RE消納的影響；概述了國外成熟現(xiàn)貨市場、我國試點省份現(xiàn)貨市場的建設(shè)特點及促進RE消納的市場機制，分析了未來我國現(xiàn)貨市場建設(shè)的主要挑戰(zhàn)；結(jié)合我國電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場的發(fā)展背景及各地區(qū)發(fā)展實際，提出了面向高比例RE的消納調(diào)峰輔助服務(wù)市場建設(shè)設(shè)想；梳理了各國的RE補貼及配額制度，但未開展與RE消納相關(guān)因素的深入分析。
在此背景下，梳理國外不同特性市場結(jié)構(gòu)及機制中影響RE消納的關(guān)鍵因素，分析我國不同電力供需特性的地區(qū)市場發(fā)展態(tài)勢，將為電力市場的持續(xù)建設(shè)及優(yōu)化提供支持。文章著重考慮全時間尺度下促進RE消納的交易機制，開展國外案例梳理和關(guān)鍵影響因素提煉，圍繞關(guān)鍵影響因素分析國內(nèi)相關(guān)市場的建設(shè)現(xiàn)狀及面臨挑戰(zhàn)；立足國情并結(jié)合“雙碳”戰(zhàn)略目標，展望面向高比例RE消納的電力市場建設(shè)要素。
二、國外面向高比例RE消納的電力市場結(jié)構(gòu)及機制
（一）中長期及現(xiàn)貨交易高比例RE電力市場
1. 中長期交易市場
RE發(fā)電規(guī)模較大的國家都建立了競爭性的電力市場，RE發(fā)電可參與場外雙邊合同、現(xiàn)貨市場，通過冗余容量及運行策略參與輔助服務(wù)市場。美國的大部分發(fā)電商、英國的RE機組可直接參與各類電力中長期交易、現(xiàn)貨交易、實時平衡機制，采用購電協(xié)議（場外雙邊協(xié)議）形式承擔與其他類型電力供應(yīng)商同等的責任。在歐洲，RE參與電力交易機制的形式更加多樣，與政策機制創(chuàng)新密切關(guān)聯(lián)，如德國對大型新能源電站實行“直接交易”機制，需要參加電力市場以獲得市場溢價補貼。
2. 現(xiàn)貨交易市場
電力現(xiàn)貨市場包括日前市場、日內(nèi)市場、實時市場，多數(shù)國家采用3種市場的組合方式。美國電力市場發(fā)展的核心在于推動現(xiàn)貨市場運行精細化，據(jù)此提高系統(tǒng)運行的可靠性和經(jīng)濟性。大部分系統(tǒng)運營商采用電能 ? 輔助服務(wù)（備用）聯(lián)合出清模型，經(jīng)由稀缺定價機制向參與調(diào)峰企業(yè)提供盈利空間；提高出清顆粒度、預(yù)測度，提升系統(tǒng)靈活性并促進RE消納。在跨區(qū)現(xiàn)貨市場方面，建立買賣區(qū)域之間的不平衡電量市場，協(xié)調(diào)多區(qū)域電力現(xiàn)貨市場融合。
歐洲各國電力資源分布不均衡，現(xiàn)貨市場發(fā)展的核心在于實現(xiàn)更大范圍內(nèi)的RE優(yōu)化配置，增強多個國家電力市場的耦合度、大范圍的能量互濟能力。日前市場采取了跨區(qū)傳輸、跨價格耦合的統(tǒng)一出清模型，日內(nèi)市場則在各國范圍內(nèi)獨立組織電力市場。針對RE的間歇性，一些國家開始采用潮流耦合模型來提高日內(nèi)市場的滾動頻率、增強RE消納的市場信號，進而刺激市場提供充足的靈活度。
（二）輔助服務(wù)市場及需求側(cè)響應(yīng)機制
1. 輔助服務(wù)市場建設(shè)
隨著RE并網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，傳統(tǒng)調(diào)節(jié)手段無法維持具有高比例RE特征的電力系統(tǒng)安全運行。建設(shè)輔助服務(wù)市場，旨在容納一系列先進能源技術(shù)，激發(fā)各類市場主體參與高比例RE系統(tǒng)調(diào)節(jié)的積極性，從而應(yīng)對RE的隨機性及波動性對電力系統(tǒng)帶來的問題，提高RE在系統(tǒng)內(nèi)的消納比例。
為了提高輔助服務(wù)市場的活躍度、增大應(yīng)對高比例RE系統(tǒng)的電力備用容量，在以美國PJM為代表的全電量競價現(xiàn)貨市場中，發(fā)電企業(yè)的調(diào)峰收益表現(xiàn)在不同時間能量市場的實時電價變化；在現(xiàn)有價格機制方面，英國、北歐國家的市場主要以雙邊協(xié)議、競價交易的形式，按協(xié)議價格、報付價格、出清價格分攤給終端用戶。為增強高比例RE系統(tǒng)的電壓支撐與調(diào)節(jié)能力，美國得克薩斯州電力市場建立了毫秒級響應(yīng)速度的調(diào)頻服務(wù)、加利福尼亞州積極推動具有靈活性的爬坡產(chǎn)品；北歐國家2011年啟動了含快速頻率響應(yīng)的輔助產(chǎn)品類型，包括柔性負荷、可再生分布式電源、儲能資源，以數(shù)百毫秒級的響應(yīng)速度來應(yīng)對高比例RE電力系統(tǒng)的低慣量問題。
2. 需求側(cè)響應(yīng)機制
在電源側(cè)調(diào)節(jié)能力以外，規(guī)模小、多元化的需求側(cè)解決方案為高比例RE系統(tǒng)提供了靈活調(diào)節(jié)能力。隨著RE占比逐步提高，需求側(cè)資源較多同時參與電能量市場、調(diào)頻市場、備用市場，再由RE提供系統(tǒng)可調(diào)節(jié)容量及調(diào)節(jié)靈活性。依托成熟的電力市場環(huán)境，發(fā)達國家建立了包含RE需求側(cè)資源參與各細分市場在內(nèi)的交易規(guī)則及機制。2020年，美國聯(lián)邦能源管理委員會啟動了RE分布式資源聚合商參與市場投標，拓展了需求側(cè)應(yīng)用空間。歐洲電力市場重在完善信息披露制度、加強零售市場競爭、實施用戶數(shù)據(jù)保護，促使RE分布式資源用戶從消費者轉(zhuǎn)化為產(chǎn)銷者；發(fā)布相關(guān)政策，使自產(chǎn)自銷用戶無需支付服務(wù)運營費用，推動電網(wǎng)側(cè)含RE的分散資源深度參與電力市場。
（三）促進RE消納的其他機制
1. RE消納政策
為了鼓勵消納RE，很多國家制定了針對性補貼政策，如固定上網(wǎng)電價機制（英國、北歐國家、澳大利亞）、溢價補貼（德國）、生產(chǎn)稅及投資稅抵扣（美國）等，同步實施配額制等強制型消納RE的機制。歐盟鼓勵以市場化招投標方式確定RE上網(wǎng)電價，合理降低補貼資金規(guī)模。英國要求電力供應(yīng)商提供一定比例的RE發(fā)電量以履行RE義務(wù)，美國采用了與綠證市場相結(jié)合的RE消納配額制。
2. 綠證市場和碳市場
綠證市場以滿足發(fā)電企業(yè)、售電企業(yè)、電力用戶等市場主體出售、購買、消費綠色電力的需求為建立目標，綠電交易結(jié)算結(jié)果影響電力用戶獲得的綠證數(shù)量；作為在電力市場交易以外向RE發(fā)電企業(yè)提供綠證市場盈利的平臺，驅(qū)動市場增加綠色電力供應(yīng)。碳市場旨在通過繳納碳稅、購買碳排放權(quán)、購買綠證等方式，增加傳統(tǒng)化石能源發(fā)電廠的生產(chǎn)成本，進而調(diào)整電源結(jié)構(gòu)并推動碳減排。從市場運作機理角度看，電力市場、碳市場、綠證市場通過價格和供需關(guān)系來深刻影響市場主體的決策及RE消納情況。
歐盟碳排放權(quán)體系采用總量控制與交易模式進行碳排放控制及碳稅限制，德國額外就運輸、建筑等高排放行業(yè)實行碳定價體系。瑞典和挪威在2012年即建立了聯(lián)合綠色證書市場。在歐盟范圍內(nèi)，電力市場和碳市場主要通過價格傳遞、碳排放成本轉(zhuǎn)移的形式，引導(dǎo)市場主體自主決策并驅(qū)動實現(xiàn)協(xié)同運行，衍生的碳期貨、綠色債券豐富了金融市場。美國加利福尼亞州較為成功地實現(xiàn)了電力市場和碳市場的協(xié)同運作，考慮電價引入碳價或?qū)⒓哟竽┒穗娏τ脩舫杀荆瑢ι鐣顿Y售電商采取委托拍賣的價格競爭機制，起到了傳導(dǎo)碳排放成本和環(huán)境價值、維護終端用戶價格平衡的雙重作用。梳理的國外促進RE消納的市場結(jié)構(gòu)及相應(yīng)機制如表1所示。
表1 國外促進RE消納的市場結(jié)構(gòu)及相應(yīng)機制
三、我國促進RE消納的電力市場建設(shè)進展
（一）電力市場結(jié)構(gòu)
我國電力市場體系齊備，空間上覆蓋省際、省內(nèi)交易，時間上覆蓋年、月、月內(nèi)等中長期交易及日前、日內(nèi)現(xiàn)貨交易，標的上覆蓋電量、輔助服務(wù)等交易，形成了以中長期交易為主、現(xiàn)貨交易為輔的交易模式。中長期交易有利于促進清潔能源大范圍消納、穩(wěn)定電力市場供需、支持市場主體規(guī)避風險；現(xiàn)貨交易側(cè)重解決中長期交易與實際運行之間的偏差，可作為RE穩(wěn)定消納的重要補充類型。目前，RE參與電力市場的方式主要有中長期電量市場，日前、實時現(xiàn)貨市場，輔助服務(wù)市場（見圖1）。
圖1 我國電力市場結(jié)構(gòu)及影響RE消納的因素
（二）電力市場促進RE消納機制
1. 中長期交易及現(xiàn)貨交易市場
我國電力市場以省間、省內(nèi)兩級運作為框架：先以省間交易滿足大范圍資源配置要求，再由省內(nèi)交易保障電力電量供需平衡并進一步優(yōu)化資源配置。建立了北京、廣州2個電力交易中心協(xié)調(diào)跨省、跨區(qū)交易，發(fā)布了跨區(qū)、跨省的中長期交易規(guī)則，推動中長期市場與現(xiàn)貨市場的有效銜接、省內(nèi)富余電力現(xiàn)貨交易?？缡 ⒖鐓^(qū)交易以年度、月度為主，跨區(qū)現(xiàn)貨交易僅在國家電網(wǎng)有限公司調(diào)管范圍內(nèi)的區(qū)域之間開展，暫不支持非區(qū)域內(nèi)的省間開展。廣東、重慶等8個省份已經(jīng)開展電力現(xiàn)貨市場試點，但電力系統(tǒng)調(diào)度一定程度上保持著計劃管理特點。相比國外市場，國內(nèi)電力現(xiàn)貨市場的成熟度仍有一定差距。
2. 輔助服務(wù)市場建設(shè)及需求側(cè)響應(yīng)機制
針對大規(guī)模RE發(fā)電并網(wǎng)，圍繞調(diào)峰并部分輔以調(diào)頻，逐步開展政府主導(dǎo)框架下的電力輔助服務(wù)市場建設(shè)。截至2020年，輔助服務(wù)市場已在東北、華北、華東、西北等地區(qū)啟動，全國范圍內(nèi)基本建立了相應(yīng)機制。入網(wǎng)協(xié)議、輔助服務(wù)管理細則等規(guī)定了由發(fā)電企業(yè)提供輔助服務(wù)，區(qū)分了基本輔助服務(wù)、有償輔助服務(wù)。輔助服務(wù)市場建設(shè)達到了提高火電機組參與調(diào)峰調(diào)頻的主動性、降低RE棄電率的目標。
隨著代理聚合商、虛擬電廠的出現(xiàn)，智能化電網(wǎng)建設(shè)的推進，電網(wǎng)需求側(cè)資源的靈活性顯著提升。與國外需求側(cè)響應(yīng)深度參與電力現(xiàn)貨市場不同，國內(nèi)僅有部分省級市場引入用戶側(cè)以“報量不報價”方式參與市場，大部分用戶側(cè)可參與需求響應(yīng)調(diào)節(jié)、不參與現(xiàn)貨市場競爭。這一需求側(cè)響應(yīng)格局限制了儲能、分布式資源聚合商等第三方市場資源的優(yōu)化配置空間。
3. RE消納責任權(quán)重制及綠證市場、碳市場
在我國現(xiàn)行政策中，消納責任主體為電網(wǎng)企業(yè)、配售電公司、電力用戶、自備電廠企業(yè)；以實際消納量作為消納責任權(quán)的主要完成方式，還可購買超額消納量、綠證進行補充，調(diào)動各方積極性以促進RE消納。目前，國家已明確各地2030年前的消納責任權(quán)重，寧夏、安徽等省份發(fā)布了RE消納保障方案，除甘肅、西藏外的所有省份完成了2021年RE電力消納責任權(quán)重。
我國自2021年起正式開展以綠色電力產(chǎn)品為標的物的綠色電力中長期交易試點工作。中國綠色電力證書認購交易平臺數(shù)據(jù)顯示，截至2022年11月，風電證書累計核發(fā)量為3707.14萬張，累計掛牌率為21.97%，累計交易率為6.19%；光伏證書累計核發(fā)量為1872.78萬張，累計掛牌率為23.51%，累計交易率為23.01%。
我國自2013年起陸續(xù)上線了8個試點碳市場，覆蓋電力、交通、建筑等高排放行業(yè)，近3000家重點排放單位；主要以免費分配的方式配置碳排放配額，根據(jù)不同行業(yè)特點采用基準線法、歷史強度法等確定分配數(shù)量。碳市場分為初始分配市場、自由交易市場，采用掛牌交易、單向競價等交易形式。梳理的我國促進RE消納的市場機制如表2所示。
表2 我國促進RE消納的市場機制
（三） 電力市場建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)
1. 協(xié)調(diào)發(fā)展、銜接合理的碳市場和綠證市場尚未建成
在我國相對寬松的RE消納責任權(quán)重約束下，綠證市場尚未成熟運作，基于綠證自愿認購體系的市場反應(yīng)冷淡、交易規(guī)模偏低；參與綠證認購的大量交易主體，與電力市場、碳市場交易主體的重合度不高。與發(fā)達國家的市場相比，國內(nèi)綠證市場與電力市場、碳市場的耦合性不強，碳電價信號難以通過市場銜接傳遞至電力市場主體，導(dǎo)致資源配置能力有限。電力市場、綠證市場、碳市場仍需充分協(xié)調(diào)發(fā)展，才能活躍綠電交易、促進RE消納。
2. RE強制消納下的市場交易存在風險
隨著RE快速發(fā)展，參與中長期交易的RE交易規(guī)模逐步擴大；為了充分保證RE消納，火電機組逐步退出成為必然趨勢。以控制火力發(fā)電出力為主的傳統(tǒng)調(diào)峰方式難以滿足電網(wǎng)調(diào)峰需求，無法保障中長期交易合約中的RE全部消納，甚至影響電網(wǎng)的安全運行；由于RE存在強波動性、隨機性，與跨區(qū)現(xiàn)貨交易時段難以匹配，交易主體局限在電網(wǎng)公司調(diào)管范圍以內(nèi)。亟待引入RE參與市場的機制，推動日以內(nèi)短時序的跨省跨區(qū)交易，進而改善更大區(qū)域內(nèi)的能源資源優(yōu)化配置。此外，RE出力的不穩(wěn)定可能導(dǎo)致現(xiàn)貨市場實時價格的劇烈波動，為了規(guī)避火電缺額、價格波動等風險，還需推進中長期市場與現(xiàn)貨市場，中長期及現(xiàn)貨市場與輔助服務(wù)市場、金融市場的有效銜接。
3. 配套輔助服務(wù)市場建設(shè)滯后
我國電力輔助服務(wù)市場仍處于政府主導(dǎo)、計劃色彩濃厚的發(fā)展階段，輔助補償費用由發(fā)電企業(yè)承擔。該機制無法真實反應(yīng)輔助產(chǎn)品價格、市場供需關(guān)系，發(fā)電企業(yè)主動參與市場的積極性不高。國外成熟的電力市場，除基本的調(diào)峰、調(diào)頻產(chǎn)品以外，衍生了快速頻率響應(yīng)、緊急備用產(chǎn)品等面向高比例RE電力系統(tǒng)的多元化輔助產(chǎn)品，以完備的輔助市場服務(wù)支撐了高比例RE電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。相比之下，國內(nèi)輔助服務(wù)產(chǎn)品種類較少，快速響應(yīng)類產(chǎn)品缺乏，未建立日內(nèi)短時序的跨省、跨區(qū)輔助服務(wù)市場，可再生電源參與雙調(diào)輔助市場容量小、靈活性低；深度調(diào)峰的煤電機制面臨頻繁啟停的成本問題，進一步制約了輔助服務(wù)市場的活躍度。
4. “源儲荷”可調(diào)節(jié)資源交易環(huán)境有待發(fā)展
隨著電力市場改革、數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)，需求側(cè)資源在新型電力系統(tǒng)中的價值凸顯。國內(nèi)僅有部分地區(qū)試點需求側(cè)響應(yīng)參與現(xiàn)貨市場，需求側(cè)資源參與各類細分市場的規(guī)劃及交易規(guī)則不完備，集成“源儲荷”資源實現(xiàn)能效管理、能源交易、數(shù)據(jù)增值服務(wù)的多元商業(yè)模式也顯缺乏。
四、我國面向高比例RE消納的電力市場研究進展
RE規(guī)模持續(xù)擴大后將成為支撐電力系統(tǒng)供能的主體部分，發(fā)電、購電主體趨于多元化，面向高比例RE消納的電力市場建設(shè)更為復(fù)雜。梳理市場機制、交易模式、新型消納模式等方面的系列研究，有助于把握進一步促進RE消納、加速新型電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的主攻方向，為我國面向高比例RE消納的電力市場建設(shè)提供堅實的理論與應(yīng)用基礎(chǔ)。
（一）促進RE消納的電力市場與碳市場、綠證市場的耦合機制研究
電力市場、綠證市場、碳市場通過電價和供需關(guān)系體現(xiàn)相互影響，在現(xiàn)狀電力市場的基礎(chǔ)上健全綠證市場、碳市場，實現(xiàn)三者之間的銜接與協(xié)同發(fā)展，有助于引導(dǎo)綠電消納、優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)。研究認為，市場機制可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟減排、RE消納的優(yōu)化路徑，面向高比例RE電力系統(tǒng)的電力市場、綠證市場、碳市場深度耦合（見圖2）將全面推動我國經(jīng)濟社會綠色低碳轉(zhuǎn)型。已有研究集中在電力市場、碳市場、綠證市場的協(xié)調(diào)運行方面。前期研究多為電力市場與碳市場、電力市場與綠證市場的關(guān)系及機制探討，如發(fā)現(xiàn)綠證的市場化交易可在不顯著增加責任主體成本的前提下有效提升RE電力消納量、綠證市場交易額，提出一種綠證市場下政府引導(dǎo)RE機組逐步參與電力現(xiàn)貨市場運營的補貼政策。后期研究則考慮了碳市場、綠證市場的交互影響，如闡明新配額制下電力 ? 綠證 ? 超額消納量多尺度市場的耦合互動關(guān)系，提出一種綠證、碳排放權(quán)聯(lián)合交易的市場模式，論證基于區(qū)塊鏈技術(shù)的綠證和碳交易市場聯(lián)合激勵機制。
圖2 可再生消納權(quán)責下電力市場、碳市場、綠證市場交互關(guān)系
（二）RE參與的中長期交易和現(xiàn)貨交易以及銜接機制研究
我國面向高比例RE消納的電力現(xiàn)貨市場仍處初級階段，RE發(fā)電穩(wěn)定參與現(xiàn)貨市場是建設(shè)難點。中長期市場與現(xiàn)貨市場的合理銜接是擴大現(xiàn)貨交易規(guī)模的重要基礎(chǔ)，相應(yīng)銜接機制是促進RE消納的重要因素。因此，RE參與的中長期交易、現(xiàn)貨交易，其交易框架、定價機制、出清模型、配套市場等具有研究價值?；陔妰r差刺激市場分攤的方式，提出中長期交易中的不平衡分攤方法，用于拓寬現(xiàn)貨交易的發(fā)展空間。構(gòu)建以跨省區(qū)電量交易、富余RE跨省區(qū)消納為主的交易框架，建立支撐RE大規(guī)模消納的跨省區(qū)市場交易模型。提出一種新能源報價機制，反映新能源邊際成本為零、平均成本遞減的成本特性以及新能源波動出力特性，針對性發(fā)展適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的現(xiàn)貨市場和火電容量市場耦合機制。構(gòu)建計及期權(quán)合約、交易路徑的省間優(yōu)化出清模型，將期權(quán)模式引入合約市場交易以規(guī)避電價波動風險。引入最小塊概念，構(gòu)建基于標準能量塊合約的中長期市場連續(xù)運營方案，適用于銜接現(xiàn)貨市場。
（三）面向高比例RE的輔助服務(wù)市場研究
電網(wǎng)的靈活性是促進RE消納的關(guān)鍵因素，而輔助服務(wù)市場是增強電網(wǎng)靈活性的重要手段。當前，適應(yīng)現(xiàn)貨市場的備用輔助服務(wù)未能支持形成供需雙方均可申報量 / 價的市場。調(diào)頻、調(diào)峰服務(wù)是維持高比例RE電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基本手段，高比例RE輔助服務(wù)市場建設(shè)可從交易品種、激勵機制、服務(wù)定價等方面著手，促進產(chǎn)品參與競爭市場、提高市場活躍度、盤活可調(diào)節(jié)資源，進而提高電力系統(tǒng)對RE供應(yīng)的接納度。研究提出儲能、電動汽車等柔性負荷參與輔助服務(wù)市場的基本方式。發(fā)展基于備用輔助服務(wù)需求申報的現(xiàn)貨市場組織方法及出清模型，以“誰產(chǎn)生、誰承擔”原則構(gòu)建備用費用分攤機制。建議將火電靈活性改造成本分解為發(fā)生棄電的RE分攤固定成本、參與現(xiàn)貨市場競爭回收的變動成本，以此將調(diào)峰市場納入電能量市場。論證提出了黑啟動、靈活爬坡等新型輔助服務(wù)市場產(chǎn)品的設(shè)計方案。
（四）面向高比例RE消納的需求側(cè)響應(yīng)機制研究
在RE和新型負荷聚合商（如儲能、電動汽車、虛擬電廠）大規(guī)模接入配 / 用電側(cè)之后，整合分散的需求側(cè)資源參與電力市場并優(yōu)化配置相關(guān)資源成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵點。需求側(cè)響應(yīng)是輔助服務(wù)市場的關(guān)鍵組成部分，可據(jù)此控制RE參與電力現(xiàn)貨市場的不穩(wěn)定風險，但在電力市場中的深度參與機制有待探索。已有研究較多關(guān)注發(fā)揮需求側(cè)可調(diào)節(jié)資源的靈活性，以不同的品種、模式參與電力現(xiàn)貨市場。提出一種多級現(xiàn)貨市場銜接框架，引導(dǎo)用戶側(cè)可調(diào)控資源主動參與系統(tǒng)的平衡調(diào)節(jié)服務(wù)，使需求側(cè)基于負荷聚合商引導(dǎo)的終端用戶參與多級耦合市場的調(diào)度。針對多樣化的交易需求，發(fā)展覆蓋多元市場主體的交易報價方式，構(gòu)建多種靈活能量塊的交易出清模型。論證提出虛擬電廠參與電網(wǎng)調(diào)控與市場運營的技術(shù)架構(gòu)，優(yōu)化控制各類資源的運行狀態(tài)，為電力系統(tǒng)提供更加靈活的調(diào)節(jié)能力。
五、我國面向高比例RE消納的電力市場發(fā)展建議
（一）協(xié)同電力市場、綠證市場、碳市場運作
碳排放權(quán)和綠證交易可以推動社會共同承擔RE消納帶來的增量成本，鼓勵市場交易主體自主優(yōu)化用電結(jié)構(gòu)或用能方式。分析梳理電力市場、綠證市場、碳市場的聯(lián)動關(guān)系，面向產(chǎn)業(yè)和資源的實際需求，保持市場機制、政策工具的配套發(fā)展和有效銜接。在以可再生消納權(quán)重責任制為促進RE消納的主要手段，以配額制執(zhí)行碳排放交易機制的現(xiàn)狀條件下，需論證并新建碳排放權(quán)的配額與分配機制以及綠證分配機制，根據(jù)市場主體能源轉(zhuǎn)型的進度逐步收緊碳排放額度，穩(wěn)健提高RE消納量和綠證的市場競爭力。推動建立碳市場、綠證市場、RE消納市場的互認體系，合理簡化電力市場、綠證市場、碳市場、RE消納市場的交互流程，形成電價信號并傳遞至“源儲荷”環(huán)節(jié)，鼓勵社會主動參與綠能使用。
在考慮可再生消納權(quán)責的電 ? 碳 ? 綠證市場架構(gòu)（見圖3）下，能量市場為用戶提供電力供應(yīng)，電力用戶參與輔助服務(wù)市場及其他市場。在各類電力用戶中，超額消納責任主體可向超額消納量市場售賣消納量，未滿足消納義務(wù)的責任主體可購買消納量；RE發(fā)電商通過生產(chǎn)RE電力相應(yīng)折算的綠色證書來抵消未滿足消納的部分。傳統(tǒng)能源發(fā)電商、電力用戶均受碳排放權(quán)的約束，可在碳交易市場上購買核證自愿減排量（CCER）或以綠證抵消超額排放量；CCER和綠證可按《可再生能源發(fā)電并網(wǎng)項目的整合基準線方法學》實現(xiàn)互認。據(jù)此，電力市場、綠證市場、碳市場、超額消納量市場實現(xiàn)互聯(lián)互通，直至綠證市場發(fā)展取代超額消納量市場，最大限度地提高RE在電力系統(tǒng)中的消納。
圖3 可再生消納權(quán)責下的電 ? 碳 ? 綠證市場架構(gòu)
（二）完善RE參與現(xiàn)貨市場及其他市場的銜接機制
RE大規(guī)模接入帶來了隨機性和波動性，要求現(xiàn)貨市場建立跨區(qū)、跨省的模型，以更小的顆粒度出清。完善不同尺度的定價、交易機制，合理銜接中長期與日前、日內(nèi)、實時交易，擴大RE交易的地域范圍和多級市場的跨度。為兩級運作過渡至省間統(tǒng)一報價乃至全國量價耦合以統(tǒng)一出清的機制作鋪墊，提高RE電力的價格競爭力。銜接容量市場、輔助服務(wù)市場，兼顧電力穩(wěn)定供應(yīng)、綜合電力成本降低，從而協(xié)調(diào)RE電力與傳統(tǒng)火電更替，逐步擴大RE供能占比。經(jīng)由金融市場指導(dǎo)市場價格并規(guī)避價格波動風險，協(xié)調(diào)多級電力市場發(fā)展，引導(dǎo)RE在電力系統(tǒng)中以市場化方式擴大消納比例。
（三）健全輔助服務(wù)市場的價格體系與服務(wù)品種
在輔助服務(wù)市場的服務(wù)價格方面，著力推動輔助服務(wù)交易參與市場競爭。細分輔助服務(wù)提供主體的類型，根據(jù)發(fā)電側(cè)以及用電側(cè)（如負荷聚合商、虛擬電廠、儲能等）不同主體的調(diào)節(jié)容量、速率、可靠性、RE利用率等指標，降低高比例RE電力的輔助服務(wù)提供主體參與競爭市場的準入條件和分攤成本。以差異化的價格機制體現(xiàn)多維價值，按照“誰提供、誰獲利，誰受益、誰承擔”的原則，逐步建立電力用戶參與分擔服務(wù)成本的共享機制；運用市場化手段釋放多元高比例RE主體的靈活調(diào)節(jié)潛力、激發(fā)輔助服務(wù)的活躍度，為擴大RE消納創(chuàng)造空間。
在輔助服務(wù)市場的交易品種方面，重在結(jié)合負荷靈活特性及電網(wǎng)需求，充分挖掘需求響應(yīng)潛力。待電力市場運行成熟、價格信號趨于完善后，由實時市場逐步取代以輔助現(xiàn)貨交易為主要目的調(diào)峰產(chǎn)品。豐富備用、調(diào)頻等輔助服務(wù)產(chǎn)品，新增快速頻率響應(yīng)、快速爬坡等輔助服務(wù)產(chǎn)品，積極應(yīng)對高比例RE電力系統(tǒng)低慣性及無功支撐能力下降帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定性。
（四）推動需求響應(yīng)深度參與面向高比例RE消納的電力市場
巨量的RE并網(wǎng)將顛覆傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的“源荷”特性并貫穿到低壓配電網(wǎng)。隨著數(shù)字電網(wǎng)的建設(shè)與應(yīng)用、用戶側(cè)儲能及電動汽車等多元新型柔性負荷的增加，低壓居民用戶、負荷聚合商形成的負荷資源具有極大的調(diào)用潛力。
在市場機制方面，推動需求側(cè)響應(yīng)參與市場競爭，再逐步拓寬參與輔助服務(wù)、現(xiàn)貨市場、中長期市場的程度。細分需求側(cè)資源類型、為不同市場類型提供的差異化服務(wù)，如工業(yè)負荷、空調(diào)負荷等可中斷負荷參與中長期市場交易，高比例RE電力快速響應(yīng)負荷（如電動汽車、用戶側(cè)儲能等，具有秒級控制能力）可作為輔助服務(wù)市場的靈活資源參與現(xiàn)貨交易市場。進一步發(fā)展綜合需求響應(yīng)，參與能源互聯(lián)網(wǎng)中的冷 ? 熱 ? 電 ? 氣相互轉(zhuǎn)化，增加響應(yīng)維度并充分利用參與需求響應(yīng)的RE電力。
在建設(shè)進程方面，初期可完善分時電價、有序充電、上網(wǎng)補貼等激勵政策，推動提高需求側(cè)資源的利用水平。隨著電力市場完善程度的提高，逐步將需求側(cè)用戶或聚合商作為市場主體，同步規(guī)范各市場主體的準入標準和技術(shù)認證；為高比例RE電力的響應(yīng)服務(wù)主體提供優(yōu)惠政策，采用市場化方式調(diào)動需求側(cè)資源深度參與電力市場甚至能源互聯(lián)網(wǎng)中的多級耦合市場，為高比例RE電力系統(tǒng)提供充分的靈活性資源。
注：本文內(nèi)容呈現(xiàn)略有調(diào)整，若需可查看原文。
